（2021新人教版）高中物理选择性必修第二册(高二下期)期末综合练习题+答案解析（全册一套打包）.zip

试卷第 1 页，总 9 页 期末综合练习（一）期末综合练习（一）20202021 学年高二下学期物理人教版学年高二下学期物理人教版 （2019）选择性必修二）选择性必修二 一、单选题一、单选题 1如图所示，LA和 LB是两个相同的小灯泡，L 是一个自感系数很大的线圈，其电阻 值与 R 相同。由于存在自感现象，下列说法正确的是（ ） A开关 S 闭合瞬间，A、B 两灯亮度相同 B开关 S 闭合时，B 灯比 A 灯先亮 C开关 S 闭合，电路达到稳定后，断开开关 S 时，A、B 两灯同时熄灭 D开关 S 闭合，电路达到稳定后，断开开关 S 时，B 灯立即熄灭，A 灯稍迟熄灭 2如图所示的电路中，电感 L 的自感系数很大，电阻可忽略，D 为理想二极管，则下 列说法正确的有（） A当 S 闭合时，L1立即变亮，L2逐渐变亮 B当 S 闭合时，L1一直不亮，L2逐渐变亮 C当 S 断开时，L2立即熄灭 D当 S 断开时，L1L2都突然变亮，然后逐渐变暗至熄灭 3如图所示，匝数为 n 的线圈绕在铁芯上，线圈电阻为 r，铁芯处于一个均匀减弱的 磁场中，铁芯中磁通量随时间的变化率为 k，磁场方向沿轴线向右穿过铁芯，电容器 的电容为 C，定值电阻的阻值为。由此可知，下列说法正确的是（） r 试卷第 2 页，总 9 页 A电容器左极板带正电B电容器右极板带正电 C电容器所带电荷量为 n2kCD在时间 内通过定值电阻电荷量为 tr 2 nkt r 4如图所示，螺线管匝数 n=1000 匝，横截面积 S=20cm2，螺线管导线电阻 r=1，电 阻 R=3，管内磁场的磁感应强度 B 的 B-t 图象如图所示（以向右为正方向）,下列说 法错误的是（） A通过电阻 R 的电流方向是从 C 到 A B电阻 R 两端的电压为 4V C感应电流的大小为 1A D0-2s 内通过 R 的电荷量为 2C 5如图所示，一宽 2L 的匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向里。一边长为 L 的正方 形导线框位于纸面内，以垂直于磁场边界的恒定速度 v 通过磁场区域，在运动过程中， 线框有一边始终与磁场区域的边界平行，取它刚进入磁场的时刻为，规定逆时针 0t 方向电流为正方向，在下图所示的图象中，能正确反映感应电流随时间变化的规律是 AB CD 6如图，足够大的匀强磁场中有相距较远的两个导体圆环 a、b，截场方向与圆环所 试卷第 3 页，总 9 页 在平面垂直磁感应强度 B 随时间逐渐增大，圆环 a 保持静止，圆环 b 在该平面上向 右运动则两环中的感应电流方向 A均沿邀时针方向B均沿顺时针方向 Ca 环沿顺时针方向，b 环无法判断Da 环沿时针方向，b 环无法判断 7图中的四个图分别表示匀强磁场的磁感应强度 B，闭合电路中一部分直导线的运动 速度 v 和电路中产生的感应电流 I 的相互关系，其中正确是（ ） AB CD 二、多选题二、多选题 8关于物理知识在生产、生活中的应用，下列说法正确的是（） A真空冶炼炉的工作原理是电流的磁效应 B磁电式仪表中用来做线圈骨架的铝框能起电磁阻尼的作用 C变压器的铁芯所使用的材料是硅钢，主要原因是硅钢是铁磁性材料并且具有较大的 电阻率 D在炼钢厂中，把融化的钢水浇入圆柱形模子，模子沿圆柱的中心轴线高速旋转， 冷却后形成无缝钢管，这种技术采用的是离心运动的原理 9如图，长为 L=1.25m 的铝管竖直固定放置，让质量均为 310-2kg 的铁钉和小磁铁 分别各自从铝管的上端口由静止释放进行两次实验。已知铝管内壁光滑，不计空气阻 力，g=10m/s2，关于两个物体的运动，下列说法正确的是（） 试卷第 4 页，总 9 页 A铁钉、磁铁在铝管中的运动时间均为 0.5s B铁钉运动到下端口的动量为 0.15kgm/s C磁铁穿过铝管的过程中，合力的冲量小于 0.15Ns D若管下端口未封闭，磁铁下落过程，没有磁生电现象，磁铁机械能守恒 10如图甲所示，长直导线与闭合线框位于同一平面内，长直导线中的电流 i 随时间 t 的变化关系如图乙所示在 0时间内，长直导线中电流向上，则线框中感应电流 2 T 的方向与所受安培力情况是 A0T 时间内线框中感应电流方向为顺时针方向 B0T 时间内线框中感应电流方向为先顺时针方向后逆时针方向 C0T 时间内线框受安培力的合力向左 D0时间内线框受安培力的合力向左，T 时间内线框受安培力的合力向右 2 T 2 T 三、填空题三、填空题 11一根长 10cm 的通电导线放在磁感强度为 0.4T 的匀强磁场中，导线与磁场方向垂 直，受到的磁场力为 410-3N，则导线中的电流为_A将导线中电流减小为 0， 磁感强度为_T，导线受到的磁场力为_ 12如图所示，平行金属导轨间距为 d，一端跨接一阻值为 R 的电阻，匀强磁场磁感 强度为 B，方向垂直轨道所在平面，一根长直金属棒与轨道成 60角放置，当金属棒以 垂直棒的恒定速度 v 沿金属轨道滑行时，电阻 R 中的电流大小为_，方向为 试卷第 5 页，总 9 页 _（不计轨道与棒的电阻） 四、解答题四、解答题 13如图（甲）所示，平行光滑金属导轨水平放置，两轨相距 L=0.4m，导轨一端与阻 值 R=0.3 的电阻相连，导轨电阻不计导轨 x0 一侧存在沿 x 方向均匀增大的恒定 磁场，其方向与导轨平面垂直向下，磁感应强度 B 随位置 x 变化如图（乙）所示一 根质量 m=0.2kg、电阻 r=0.1 的金属棒置于导轨上，并与导轨垂直，棒在外力 F 作用 下从 x=0 处以初速度 v0=2m/s 沿导轨向右变速运动，且金属棒在运动过程中受到的安 培力大小不变求： （1）金属棒在 x=1m 处的速度大小； （2）金属棒从 x=0 运动到 x=1m 过程中，外力 F 所做的功； （3）金属棒从 x=0 运动到 x=2m 过程中，流过金属棒的电量 14如图所示，两根足够长且平行的光滑金属导轨与水平面成角固定放置，导轨 53 间连接一阻值为的电阻，导轨电阻忽略不计.在两平行虚线间有一与导轨 6 R mn、 所在平面垂直、磁感应强度的匀强磁场.导体棒的质量为，电阻 Ba 0.4 kg a m ；导体棒的质量为，电阻；它们分别垂直导轨放置 3 a R b 0.1kg b m 6 b R 并始终与导轨接触良好.从开始相距处同时由静止释放，运动过程中 ab、0 0.5 mL 它们都能匀速穿过磁场区域，当刚穿出磁场时，正好进入磁场， （取， ba g 2 10/m s 不计中电流的相互作用，）.求： ab、 sin530.8, cos530.6 试卷第 6 页，总 9 页 （1）穿过磁场时通过的电流和穿过磁场时通过的电流的比值； aabb （2）两导体棒分别匀速穿过磁场时的速度大小之比； ab、 （3）整个过程中产生的总焦耳热. 15如图所示，金属杆 a 在离地 h 高处从静止开始沿弧形轨道下滑，导轨平行的水平 部分有竖直向上的匀强磁场，水平部分导轨上原来放有一根金属杆 b.已知杆 a 的质量 为 m，杆 b 的质量为，水平导轨足够长，不计一切摩擦 3 4 m (1)a 和 b 的最终速度分别是多少？ (2)整个过程中回路释放的电能是多少？ (3)若已知 a、b 杆的电阻之比 RaRb34，其余电阻不计，整个过程中，a、b 杆上产生 的热量分别是多少？ 16如图所示，固定在水平面上间距为 的两条平行光滑金属导轨，垂直于导轨放置的 l 两根金属棒和长度也为 、电阻均为，两棒与导轨始终接触良好。两 MN PQ lRMN 端通过开关与电阻为的单匝金属线圈相连，面积为 S0，线圈内存在竖直向下均匀 SR 增加的磁场，磁通量变化率为常量。图中两根金属棒和均处于垂直于导轨 kMN PQ 平面向下的匀强磁场，磁感应强度大小为。MN、的质量都为，金属导轨足 B PQ m 够长，电阻忽略不计。 试卷第 7 页，总 9 页 （1）闭合 S，若使 MN、保持静止，需在其上各加多大的水平恒力，并指出其 PQ F 方向； （2）断开 S，去除 MN 上的恒力，在上述恒力 F 作用下，经时间 t，的加速 PQPQ 度为 a，求此时 MN、棒的速度各为多少； PQ （3）断开 S，固定 MN，在上述恒力作用下，由静止开始到速度大小为 v 的加速 PQ 过程中安培力做的功为，求流过的电荷量。 W PQq 17如图甲所示，平行的金属导轨 MN 和 PQ 平行，间距 L=1.0m，与水平面之间的夹 角，匀强磁场磁感应强度 B=2.0T，方向垂直于导轨平面向上，MP 间接有阻 37 值的电阻，质量 m=0.5kg，电阻的金属杆 ab 垂直导轨放置，金 1.6R 0. 4r 属棒与导轨间的动摩擦因数为。现用恒力 F 沿导轨平面向上拉金属杆 ab，使 0.2 其由静止开始运动，当金属棒上滑的位移 s=3.8m 时达到稳定状态，对应过程的 v-t 图 像如图乙所示。取 g=10m/s2，导轨足够长。求： （1）运动过程中 a、b 哪个电势高，恒力 F 的大小； （2）从金属杆开始运动到刚达到稳定状态，金属杆上产生的焦耳热。 18如图所示，质量为 m、边长为 l 的正方形线框，从有界的匀强磁场上方由静止自 由下落，线框电阻为 R匀强磁场的宽度为 H（lH） ，磁感强度为 B，线框下落过程 试卷第 8 页，总 9 页 中 ab 边与磁场边界平行且沿水平方向已知 ab 边刚进入磁场和刚穿出磁场时线框都 作减速运动，加速度大小都是全程忽略空气阻力求： 1 3 g （1）ab 边刚进入磁场时与 ab 边刚出磁场时的速度大小； （2）cd 边刚进入磁场时，线框的速度大小； （3）在线框从释放到线框完全离开磁场的过程中，线框中产生的热量 19如图所示，水平面上固定有两根相距的足够长的光滑平行金属导轨 MN 和 0.5m PQ，它们的电阻可忽略不计，在 M 和 P 之间有阻值为 R 的电阻，导体棒 ab 长 ，其电阻为 r，与导轨接触良好，整个装置处于方向竖直向上的匀强磁场中， 0.5Lm 磁感应强度，现在在导体棒 ab 上施加一个水平向右的力 F，使 ab 以 0.4BT 的速度向右做匀速运动时，求： 10/vm s 中电流的方向和感应电动势大小？ 1 ab 若定值电阻，导体棒的电阻，F 多大 2 3.0R 1.0r 20如图所示，在光滑水平面上，有一坐标系 xOy，其第一象限内充满着垂直平面坐 标向里的，大小为 B0=1T 的匀强磁场，有一长 l1=2m，宽 l2=1m 的形线框 abcd，其 0 总电阻为 R=1，初始时两边正好和 xy 轴重合 试卷第 9 页，总 9 页 （1）当线框绕 ab 轴以角速度 = 匀速转动时线框产生的感应电动势的表达式是什么？ （2）线框绕 ab 轴转动 90过程中，产生的热量为多少？ （3）若磁感应强度 B 沿 y 方向不变，沿 x 方向的变化满足 B=B0+x，使线框以速度 v=1m/s 沿 x 轴正方向匀速运动，需沿 x 轴方向施加多大外力？方向指向哪儿？ 答案第 1 页，总 12 页 参考答案参考答案 1D 【详解】 AB开关闭合瞬间，L 相当于断路，AB 同时亮，A 的电流大于 B 的，故 A 比 B 亮，故 AB 错误； CD开关 S 闭合，电路达到稳定后，断开开关 S 时，B 灯立即熄灭，L 相当于电源与 A 灯 串联，A 灯稍迟熄灭，故 C 错误，D 正确。 故选 D。 2B 【详解】 AB当 S 闭合时，因二极管加上了反向电压，故二极管截止，L1一直不亮；通过线圈的电 流增加，感应电动势阻碍电流增加，故使得 L2逐渐变亮，B 正确，A 错误； CD当 S 断开时，由于线圈自感电动势阻碍电流的减小，故通过 L1的电流要在 L2-L1-D-L 之中形成新的回路，故 L1突然变亮，然后逐渐变暗至熄灭，L2也逐渐熄灭，CD 错误。 故选 B。 3B 【详解】 AB由于穿过线圈的磁通量变化率为 k，根据法拉第电磁感应定律，线圈将产生感应电动 势，相当于电源。由楞次定律可判断，电流由右侧流入，左侧流出，故电容器右极板带正 电，故 B 正确，A 错误； C由于线圈中产生的是直流电，且线圈与电容器及电阻 r 构成串联电路，由电容器“通交 流，隔直流”的特点，可知电容器两极板间的电压及为电源电动势。由法拉第电磁感应定律 得产生的感应电动势为 Ennk t 故电容器所带电荷量为 QCUCEnkC 故 C 错误； D由于线圈中产生的电流为直流电，电容器断路，故流过 r 的电荷量为 0，故 D 错误。 故选 B。 答案第 2 页，总 12 页 4B 【详解】 A由楞次定律可以判断出螺线管中电流方向从右向左，那么通过电阻 R 的电流方向是从 C 到 A，故 A 正确，不符合题意； C根据法拉第电磁感应定律有 B EnS t 代入数据解得 E=100022010-4V=4V 由闭合电路欧姆定律得 4 1A 3 1 E I Rr 所以感应电流的大小是恒定的，故 C 正确，不符合题意； B电阻 R 两端的电压为 U=IR=13V=3V 故 B 错误，符合题意； D0-2s 内通过 R 的电荷量为 q=It=2C 故 D 正确，不符合题意。 故选 B。 5C 【详解】 线框进入磁场过程，所用时间 1 L t v 根据楞次定律判断可知感应电流方向是逆时针方向，为正值。感应电流大小 BLv I R 保持不变，线框完全在磁场中运动过程，磁通量不变，没有感应电流产生，经历时间 2 L t v 则 21 tt 答案第 3 页，总 12 页 线框穿出磁场过程，所用时间 3 L t v 感应电流方向沿顺时针方向，为负值，感应电流大小 BLv I R 保持不变。故 ABD 错误，C 正确。 故选 C。 6B 【解析】 【分析】 根据楞次定律即可判断感应电流的方向 【详解】 对圆环 a，由于磁场向外，磁感应强度 B 随时间均匀增大，根据楞次定律可知，感应电流 均沿顺时针方向，对于 b 环，由于磁场向外，磁感应强度 B 随时间均匀增大，根据楞次定 律可知，感应电流均沿顺时针方向，故 B 正确，ACD 错误 【点睛】 本题主要考查了楞次定律的应用，属于基础题 7A 【详解】 A伸开右手时，让磁感线穿过掌心，大拇指所指方向即为运动方向，则感应电流方向垂 直纸面向外，故 A 正确； B伸开右手时，让磁感线穿过掌心，大拇指所指方向即为运动方向，则感应电流方向应 沿导线向下，故 B 错误； C伸开右手时，大拇指所指方向即为运动方向，则无感应电流，没有切割磁感线，故 C 错误； D伸开右手时，让磁感线穿过掌心，大拇指所指方向即为运动方向，则感应电流方向垂 直纸面向里，故 D 错误。 故选 A。 8BCD 答案第 4 页，总 12 页 【详解】 A真空冶炼炉的工作原理是炉中金属产生涡流使炉内金属熔化，故 A 错误； B磁电式仪表中用来做线圈骨架的铝框中可以产生感应电流能起电磁阻尼的作用，故 B 正确； C变压器的铁芯所使用的材料是硅钢，主要原因是硅钢是铁磁性材料并且具有较大的电 阻率，从而为了减小涡流，减小发热量，提高变压器的效率，故 C 正确； D在炼钢厂中，把融化的钢水浇入圆柱形模子，模子沿圆柱的中心轴线高速旋转，冷却 后形成无缝钢管，这种技术采用的是离心运动的原理，故 D 正确； 9BC 【详解】 A铁钉在铝管中做自由落体运动，有 2 1 2 Lgt 代入数据，得 0.5st 磁铁在铝管中下落时，由于电磁阻尼，其所用时间要大于 0.5s。故 A 错误； B铁钉运动到下端口的动量为 pmvvgt， 代入数据，得 0.15kgm/s p 故 B 正确； C磁铁穿过铝管的过程中，由于电磁阻尼，到达下端口时的速度小于铁钉的速度，即 vv 根据动量定理，有 Imv 合 可知，磁铁合力的冲量小于铁钉的合力冲量 0.15Ns。故 C 正确； D若管下端口未封闭，磁铁下落过程，还是有电磁感应现象，因此磁铁机械能不守恒。 故 D 错误。 故选 BC。 10AD 答案第 5 页，总 12 页 【详解】 AB.0T 时间内直导线中电流先向上减小，再向下增大，所以导线框中的磁场向里减小， 后向外增强，根据右手定则，所以感应电流始终为顺时针方向，故 A 符合题意 B 不符合题 意 CD.在 0时间内，长直导线中电流向上，根据安培定则，知导线右侧磁场的方向垂直 2 T 纸面向里，电流逐渐减小，则磁场逐渐减弱，根据楞次定律，金属线框中产生顺时针方向 的感应电流根据左手定则，知金属框左边受到的安培力方向水平向左，右边受到的安培 力水平向右，离导线越近，磁场越强，则左边受到的安培力大于右边受到的安培力，所以 金属框所受安培力的合力水平向左；在T 时间内，直线电流方向向下，根据安培定则， 2 T 知导线右侧磁场的方向垂直纸面向外，电流逐渐增大，则磁场逐渐增强，根据楞次定律， 金属线框中产生顺时针方向的感应电流根据左手定则，知金属框左边受到的安培力方向 水平向右，右边受到的安培力水平向左，离导线越近，磁场越强，则左边受到的安培力大 于右边受到的安培力，所以金属框所受安培力的合力水平向右，故 C 不符合题意 D 符合题 意 11 0.1 0.4 0 【解析】根据定义式：F=BIL 可得： ，磁感应强度只与磁场 3 4 10 0.1 0.4 0.1 F IAA BL 本身有关，故 B=0.4T，当 I=0 时，F=BIL=0。 12 下 2 3 3 Bdv R 【详解】 电阻 R 中的电流大小为 2 3 sin60 3 d Bv EBdv I RRR 根据右手定则可知棒上感应电流的方向向上，所以电阻 R 中的电流方向为向下 13 （1）0.5m/s（2）-0.175J（3）2C 【详解】 （1）根据题意金属棒所受的安培力大小不变，x=0 处与 x=1m 处安培力大小相等， 答案第 6 页，总 12 页 有， 2222 0011 B L vB L v RrRr 即； 22 0 10 22 1 0.5 2/0.5/ 1 B vvm sm s B （2）金属棒在 x=0 处的安培力大小为： 2222 00 0.50.42 0.2 0.4 B L v FNN Rr 安 对金属棒金属棒从 x=0 运动到 x=1m 过程中，根据动能定理有： , 22 10 11 22 F WF xmvmv 安 代入数据解得：WF=-0.175J； （3）根据感应电量公式： B xL q rrRr x=0 到 x=2m 过程中，Bx 图象包围的面积：， 0.5 1.5 22 2 B x 解得 2 0.4 2 0.4 qCC rr 点睛：考查法拉第电磁感应定律、闭合电路欧姆定律、安培力的大小公式、做功表达式、 动能定理等的规律的应用与理解，运动过程中金属棒所受的安培力不变，是本题解题的突 破口，注意 B-x 图象的面积和 L 的乘积表示磁通量的变化量 14 （1）4（2）3（3）1J 【解析】 试题分析：（1）两棒匀速穿越磁场的过程中，安培力等于重力沿斜面向下的分力a 棒匀 速通过时，a 棒相当于电源，求出总电阻，b 棒匀速通过时，b 棒相当于电源，求出总电 阻根据平衡条件得到，即可求出电流之比；（2）根据， sin53BILmg EBLv I RR 总总 即可求出速度之比；（3）在 a 穿越磁场的过程中，因 a 棒切割磁感线产生感应电流，可求 出对应的安培力做功，同理 b 棒切割磁感线，产生感应电流，从而求出安培力做功，则可 得到两棒整个过程中产生的总焦耳热 （1）设 a、b 棒穿过磁场过程中电流分别为 ab II、 答案第 7 页，总 12 页 根据平衡条件有：、 sin53 aa m gBI L sin53 bb m gBI L 解得： 4 aa bb Im Im （2）设 b 棒在磁场中的速度大小为，b 棒产生的电动势为 b v b E 则有、电路中总电阻.、 bb EBLv 1 8 a b a RR RR RR 总 1 b b E I R 总 设 a 棒在磁场中速度大小为，a 棒产生的感应电动势为 a v a E 则有、电路总电阻、 aa EBLv 1 6 b a b RR RR RR 总 2 a a E I R 总 由于，联立解得： 4 a b I I 3 a b v v （3）b 进入磁场时速度为，此时 a 棒速度也为，a 距磁场上边距离为，a 棒进入磁 b v b v 0 L 场速度，b 棒穿过磁场时间为 t. a v 则有、 b dv t 0 1 2 ba Lvvt 联立解得：d=0.25m 由 53 aa Fm gsin 安 故 530.8 aa Wm gdsinJ 同理 530.2 b WmbgdsinJ 在整个过程中，电路中共产生焦耳热为 1 ab QWWJ 15(1) (2) (3) 4 2 7 gh 3 7 mgh 9 49 mgh 12 49 mgh 【解析】 (1)a 下滑 h 的过程中机械能守恒：mgh 2 0 1 2 mv a 进入磁场后，回路中产生感应电流，a、b 都受安培力作用，a 做减速运动，b 做加速运动， 经一段时间，a、b 速度达到相同，之后回路的磁通量不发生变化，感应电流为零，安培力 答案第 8 页，总 12 页 为零，两者做匀速运动，匀速运动的速度即为 a、b 的最终速度，设为 v，在水平轨道上运 动的过程中 a、b 组成的系统所受合外力为零，由动量守恒得：mv0(m+m) v 3 4 由上式解得最终速度 v 4 2 7 gh (2)由能量守恒知，回路中产生的电能等于 a、b 系统机械能的损失，所以 Emgh(m+m)v2mgh. 1 2 3 4 3 7 (3)回路中产生的热量 QaQbE，在回路中产生电能的过程中，虽然电流不恒定，但由于 Ra、Rb串联，通过 a、b 的电流总是相等的，所以有， 3 = 4 a b Q Q QaEmgh，QbEmgh. 3 7 9 49 4 7 12 49 点睛：本题是双杆在轨道滑动类型，分析两杆的运动情况是关键，其次要把握物理规律， 系统的合外力为零，动量是守恒的，系统损失的动能转化为回路的电能 16 （1），方向水平向右；（2）； 3 Bkl F R 1 2 2 26 3 BklmaR v B l ；（3）； 2 2 2 26 3 FtBklmaR v mB l 2 32 4 mvW q k 【详解】 （1）设线圈中产生的感应电动势为 E，根据法拉第电磁感应定律可得 Ek t 设 PQ 与 MN 并联的电阻为 R并，有 2 R R 并 闭合 S 后，设线圈中的电流为 I，根据闭合电路的欧姆定律可得： E I RR 并 设 PQ 中的电流为 IPQ，则 答案第 9 页，总 12 页 1 2 PQ II 设 PQ 受到的安培力为 F安，有 F安=BIPQl 保持 PQ 静止，根据平衡条件可得 F=F安，联立解得 3 Bkl F R 方向水平向右； 同理若使 MN 保持静止，需在其上加的水平恒力也为，方向水平向右； 3 Bkl F R （2）设 PQ 的速度为 v1，MN 的速度为 v2，则对 PQ: 2 2 1 2 B l v Fma R 3 Bkl F R 解得 1 2 2 26 3 BklmaR v B l 对 PQ 和 MN 的整体由动量定理 12 Ftmvmv 解得 2 2 2 26 3 FtBklmaR v mB l （3）设 PQ 由静止开始到速度大小为 v 的过程中，PQ 运动的位移为 x，所用的时间为t， 由动能定理 2 1 2 FxWmv 平均感应电动势为 E t 其中 =Blx PQ 中的平均电流为 答案第 10 页，总 12 页 2 I E R 根据电流强度的定义式可得 qI t 联立解得 2 32 4 mvW q k 17 （1）b，；（2）1.47J 5.8N 【详解】 (1)由右手定则可判断感应电流由 a 流向 b，b 相当于电源的正极，故 b 端电势高，当金属 棒匀速运动时，由平衡条件得 cos37sin37FmgmgF 安 其中 22 2N B L v FBIL Rr 安 由乙图可知，联立解得。 1.0m/sv 5.8NF (2)从金属棒开始运动到达稳定，由动能定理得 2 1 (cos37sin37 ) 2 FmgmgsWmv 克安 又克服安培力所做的功等于整个电路产生的焦耳热，代入数据解得 7.35JQW 克安 两电阻产生的焦耳热与阻值成正比，故金属杆上产生的焦耳热为 1.47J r r QQ Rr 18 （1）（2）（3）2mgH 2 2 4 3 gR B l m 4 222 4 16 -2- 9 m g R g H l B L （） 【解析】 【详解】 答案第 11 页，总 12 页 （1）ab 边刚进入磁场时和 ab 边刚出磁场时，感应电流，安培力： EBlv E I R ，由牛顿第二定律可得: m，解得：v= FBIl 2 2 - B mg R l v 1 3 g 2 2 4 3 gR B l m （2）设 cd 边刚进入磁场时线框的速度大小为， （从 cd 边刚进入磁场到 ab 边刚出磁场的 v 过程，由动能定理可得：mg（H-l）=mv2-mv2，解得：v= 1 2 1 2 4 222 4 16 -2- 9l m g R g H l B （） （3）线框进入磁场的过程中，由能量守恒可得：mgL+，解得： 22 11 - 22 mvmvQ Q=mgL+mg（H-L）=mgH，所以从释放到线框完全离开磁场的过程中，线框中产生的热量： 22QQmgH 19 （1）2（2）0.1 【详解】 由右手定则，电流方向为 b 到 a；感应电动势： 1 0.4 0.5 102EBLvV 棒受到的安培力： 2 ab 2222 0 40510 N0.1N 3 1 B L v FBIL Rr 安培 棒做匀速运动，由平衡条件得： 0.1NFF 安培 20 （1） （2）2J（3）4N 2 sinetV 【解析】 （1） 0 2 m EBSV 感应电动势的表达式 sin2 sin m eEttV （2） 2 2 m E EV 1 2 ts 产生的热量： 2 2 E QtJ R （3）Bab=B0+x1 Bcd=B0+x1+l1 1 2 abcdab BBBlT 答案第 12 页，总 12 页 E=Bl2v=2V 2 E IA R 2 4 cdab FFFBIlN 方向：水平向右（或沿 x 轴正方向） 期末综合练习（七）期末综合练习（七）20202021 学年高二下学期物理人教版学年高二下学期物理人教版 （2019）选择性必修二）选择性必修二 一、单选题一、单选题 1如图所示的电路中，a、b 是两个完全相同的灯泡，L 为自感线圈（直流电阻不计） ， E 为电源，S 为开关。下列说法中正确的是 A闭合开关，a、b 同时亮 B闭合开关，a 先亮，b 后亮 C断开开关，a、b 过一会儿同时熄灭 D断开开关，b 先熄灭，a 闪亮后熄灭 2如图甲为手机及无线充电板。图乙为充电原理示意图。为方便研究，现将问题做如 下简化：设受电线圈的匝数为 n，面积为 S，若在 t1到 t2时间内，磁场垂直于受电线圈 平面向上穿过线圈，其磁感应强度由 B1均匀增加到 B2。下列说法正确的是（） Ac 点的电势高于 d 点的电势 B受电线圈中感应电流方向由 d 到 c Cc、d 之间的电压为 21 21 ()n BB S tt D若想增加 c、d 之间的电势差，可以仅均匀增加送电线圈中的电流 3如图是法拉第做成的世界上第一台发电机模型的原理图。将铜盘放在磁场中，让磁 感线竖直向下垂直穿过铜盘，在 a、b 两处用电刷将导线分别与铜盘的边缘和转轴良好 接触，逆时针匀速转动铜盘，就可以使闭合电路获得电流，让小灯泡发光。则（ ） A回路中电流从 b 导线流进小灯泡 B回路中有大小和方向周期性变化的电流 C回路中感应电流产生的原因是铜盘内磁通量的变化 D回路中 a 处的电势比 b 处的电势高 4如图所示是著名物理学家费曼设计的一个实验，在一块绝缘板中部安装一个线圈， 并接有电源，板的四周有许多带负电的小球整个装置悬挂起来，在接通电键瞬间， 整个圆盘将（自上而下看） A逆时针转动一下 B静止不动 C电路稳定情况下，断开电键瞬间圆盘转动方向与电键接通瞬间圆盘转动方向相反 D不管板上小球的电性如何，电键接通瞬间时，圆盘转动方向都是一样的 5如图所示，一个有矩形边界的匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向内一个三角形 闭合导线框，由位置 1（左）沿纸面匀速运动到位置 2（右） 取线框刚到达磁场边界 的时刻为计时起点（t=0） ，规定逆时针方向为电流的正方向，则图中能正确反映线框 中电流号时间关系的是（） ABCD 6如图所示，电源的电动势为 6V、内阻为 1，R 是一个电阻箱，定值电阻 R2=4、R3= 10，电容器 C 的电容为 5F，闭合开关 S，调节电阻箱 R，电路达到稳 定状态后，下列说法正确的是 A当 R1的阻值增大时，电源的路端电压增大，流过 R3的电流减小 B当 R1的阻值增大时，电容器的电荷量将增大 C当 R1的电阻为 6 时，电容器所带电荷量的大小为 110-5C D当 S 断开后，R2中将出现瞬时电流，方向由 ab 7如图所示的电路，开关原先闭合，电路处于稳定状态，在某一时刻突然断开开关 S，则通过电阻 R1中的电流 I 随时间变化的图线可能是下图中的 A B C D 二、多选题二、多选题 8如图，洗衣机的脱水筒采用带动衣物旋转的方式脱水，下列说法中正确的是( ) A脱水过程中，衣物中的水是沿半径方向被甩出去的 B增大脱水筒转动速度，脱水效果会更好 C水会从衣物中甩出是因为水受到离心力的缘故 D衣物靠近筒壁的脱水效果比靠近中心的脱水效果好 9如图甲所示，长直导线与闭合线框位于同一平面内，长直导线中的电流 i 随时间 t 的变化关系如图乙所示在 0时间内，长直导线中电流向上，则线框中感应电流 2 T 的方向与所受安培力情况是 A0T 时间内线框中感应电流方向为顺时针方向 B0T 时间内线框中感应电流方向为先顺时针方向后逆时针方向 C0T 时间内线框受安培力的合力向左 D0时间内线框受安培力的合力向左，T 时间内线框受安培力的合力向右 2 T 2 T 10如图所示，在 O 点正下方有一个具有理想边界的磁场，铜环在 A 点由静止释放， 向右摆至最高点 B，不考虑空气阻力，则下列说法正确的是() AA、B 两点在同一水平线上 BA 点高于 B 点 CA 点低于 B 点 D铜环最终在磁场中来回不停的摆动 三、非选择题。三、非选择题。 11如图所示，水平面上有一对平行光滑金属导轨，导轨左端串有一电阻 R，金属杆 ab 垂直平放在两导轨上，整个装置处于竖直向下的匀强磁场中，忽略导轨的电阻，但 ab 杆的质量和电阻都不能忽略。现给 ab 杆施以水平向右的恒力 F，在 ab 杆从静止开 始向右运动过程中，外力 F 做的功 _（选填：“大于”、 “等于”或“小于”）整个电 路消耗的电功，磁场对 ab 杆作用力的功率 _（选填：“大于”、 “等于”或“小于”） 电阻 R 上消耗的电功率。 12如图所示，和是两根长为、质量分别为和的金属棒，用 CDFE40cm 60g20g 两根等长的细金属杆（重力不计）连接和，形成闭合回路.用两根绝缘 CDFECDFE 细线将整个回路悬于天花板上，使两棒保持水平并处于竖直向下的匀强磁场中，磁感 应强度。在回路中通以如图所示方向的电流，电流，待稳定后，金 1TB 0.5AI 属杆与竖直方向的夹角为_，每根绝缘细线上的张力为_N。 （重 CE 力加速度 g 取） 2 10m / s 答案第 1 页，总 14 页 13如图所示，两根足够长滑动摩擦因数为 的金属导轨 MN、MN与水平面成 角，导轨间距为 L，导轨上端接有阻值为 R 的电阻。质量为 m、长度也为 L、阻值 也为 R 的金属棒 ab 垂直于导轨放置，且与导轨保持良好接触，其他电阻不计。导 轨处于方向垂直斜面向外的匀强磁场中，现将 ab 棒由静止释放，在重力作用下沿 导轨向下运动，已知金属棒 ab 在到达最大速度时电阻 R 的电功率为 P， 求：金属棒 ab 在运动过程中的最大速度。 14如图所示，宽度 L0.40 m 的平行光滑金属导轨固定在绝缘水平面上，导轨的一端连 接阻值 R=1.5 的电阻。导轨所在空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小 B=0.50 T。一根导体棒 MN 放在导轨上，两导轨之间的导体棒的电阻 r=0.5，导轨的电阻可忽略 不计。现用一垂直于导体棒的水平拉力拉动导体棒使其沿导轨以 v=10 m/s 的速度向右匀速 运动，在运动过程中保持导体棒与导轨垂直且接触良好。空气阻力可忽略不计，求： （1）通过导体棒的电流 I，并说明通过导体棒的电流方向； （2）作用在导体棒上的拉力大小 F； （3）电阻 R 的电功率 P。 15如图所示，两根足够长的平行金属导轨固定在倾角=30的斜面上，导轨电阻不计， 间距 L=0.4m，导轨所在空间被分成区域和，两区域的边界与斜面的交线为 MN。中 的匀强磁场方向垂直斜面向下，中的匀强磁场方向垂直斜面向上，两磁场的磁感应强度 大小均为 B=0.5T。在区域中，将质量 m1=0.1kg、电阻的金属条 ab 放在导轨 1 0.1R 上，ab 刚好不下滑。然后，在区域中将质量 m2=0.4kg、电阻的光滑导体棒 cd 2 0.1R 置于导轨上，由静止开始下滑。cd 在滑动过程中始终处于区域的磁场中，ab、cd 始终与 答案第 2 页，总 14 页 导轨垂直且两端与导轨保持良好接触，取 g=10m/s2，问： (1)cd 下滑的过程中，ab 中的电流方向； (2)ab 刚要向上滑动时，cd 的速度 v 多大？ (3)从 cd 开始下滑到 ab 刚要向上滑动的过程中，ab 上产生的热量 Q=1.3J，此过程中 cd 运 动的时间 t 为多少？ 16如图 1 所示，M1M4、N1N4为平行放置的水平金属轨道，M4P、N4Q 为平行放置的竖直 圆孤金属轨道，M4、N4为切点，轨道间距 L1.0m，整个装置左端接有阻值 R0.5 的定 值电阻。M1M2N2N1、M3M4N4N3为长方形区域 I、II，I 区域宽度 d10.5m，区域宽度 d2=0.4m;两区域之间的距离 s1.0m；I 区域内分布着变化规律如图 2 所示的匀强磁场 B1， 方向竖直向上；区域内分布着匀强磁场 B20.5T，方向竖直向上。两磁场间的轨道与导 体棒 CD 间的动摩擦因数为0.2，M3N3右侧的直轨道及圆弧轨道均光滑。质量 m0.1kg，电阻 R0=0.5 的导体棒 CD 自 t=0 开始加上垂直于棒的水平恒力 F1.0N，从 M2N2处由静止开始运动，到达 M3N3处撤去恒力 F，CD 棒穿过匀强磁场区上滑后又恰好返 回停在 M2N2。若轨道电阻、空气阻力不计，运动过程中导体棒与轨道接触良好且始终与轨 道垂直，求： (1)CD 棒从 M2N2处运动到 M3N3处所需要的时间 (2)CD 棒从开始运动到第一次通过 M4N4过程通过 R 的电量 (3)在整个运动过程中 CD 棒上产生的焦耳热 Q。 17如图所示，水平地面上静止放置一辆小车 A，质量，上表面光滑，小车与地 4 A mkg 答案第 3 页，总 14 页 面间的摩擦力极小，可以忽略不计可视为质点的物块 B 置于 A 的最右端，B 的质量 现对 A 施加一个水平向右的恒力 F10N，A 运动一段时间后，小车左端固定 2 B mkg 的挡板 B 发生碰撞，碰撞时间极短，碰后 A，B 粘合在一起，共同在 F 的作用下继续运动， 碰撞后经时间 t0.6s，二者的速度达到求 1 2/vm s （1）A 开始运动时加速度 a 的大小； （2）A，B 碰撞后瞬间的共同速度 v 的大小； （3）A 的上表面长度 l； 18如图所示，将面积为 0.5m2的线圈放在磁感应强度为 2.0102T 的匀强磁场中，初始时 刻，线圈平面垂直于磁场方向，若使线圈从初始位置绕 OO轴转过 60，则穿过线圈平面的 磁通量为多大？若使线圈从初始位置绕 OO轴转过